开发出辐射制冷涂料的科学家，摘得第五届青山科技奖

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      1月29日，由美团出资的第五届青山科技奖获奖名单正式揭晓，10位绿色低碳领域的青年科学家入选，每人将获得税后100万元奖金，且可以自由支配。清华大学化工系副教授、博士生导师张如范位列其中，获奖理由：围绕高性能光热调控材料的结构设计、可控制备和规模应用开展研究，取得突出成果，并实现落地转化。未来将持续探索低能耗和低碳排放的制冷与节能新技术。

      公开资料显示，张如范，清华大学化工系副教授、博士生导师。主要从事纳米碳材料以及光热调控纳米材料方面的研究。主持国家重点研发项目等10余项。申请发明专利20余项；撰写学术专著6部。获中国石油和化学工业联合会科技进步奖二等奖、中国石油与化学工业联合会“青年创新奖”、美国工程化科学协会“杰出创新奖”、全球华人化工学会“未来化工学者”、教育部自然科学奖一等奖等。

      “实现科学技术的成果转化，关键在勇敢迈出第一步。”张如范坦言，过往一些在实验室里长期困扰团队的技术瓶颈，最终在工厂的生产实践中找到了答案。从建筑降温涂料到节能智能窗、制冷服装和防晒霜，他的团队在高性能光热调控材料研究领域取得了多项重要原创性成果，也在与企业合作中找到了适合的商业化路径。

      张如范在光热调控领域成功研发出辐射制冷涂料，该涂料能够在无需能源消耗的情况下，降低建筑物和大型设备的温度，进而达到节能降温的目的。在夏季强烈日照条件下，这类材料在测试中可使建筑物表面温度降低15~30℃，并有望减少空调20%~40%的能耗。这款涂料在建筑、汽车节能和人体热管理等领域有广阔的应用前景。

      辐射制冷作为一种无需外部能源的被动冷却技术，通过大气透明窗口（8-13μm）实现无能耗散热，在建筑节能、缓解城市热岛效应、热管理等领域具有广阔应用前景。辐射制冷涂料是一种极具工程价值与应用潜力的材料。近十年来，辐射制冷涂料领域的研究目标正发生深刻转变：从最初追求接近理论极限的光学性能（即接近于1的太阳反射率与大气窗口发射率），逐步转向对更高制冷功率、更精细光谱设计、更长环境耐久性等实用化指标的综合考量。

      张如范副教授课题组发文从材料设计与制备策略、多波段光谱工程、互补技术融合、耐久性结构设计等多个维度，全面梳理了辐射制冷涂料的研究进展，并重点探讨了其在实际应用中面临的环境耐久性、规模化生产、多功能集成等核心问题。同时系统阐述了辐射制冷涂料从光学性能优化到实际应用的关键挑战与解决方案，为推动该技术从实验室走向规模化应用提供了战略路线。

      文章指出，开发高性能辐射制冷涂料的核心在于同时实现高太阳反射率与高大气窗口发射率。通过光子结构设计与优化，许多辐射制冷涂料已经实现了接近理论极限的光学性能。文章系统梳理了多孔聚合物结构与随机粒子结构两大设计路径，并指出在保证高光学性能的同时，需要考虑平衡机械强度、耐久性与制备工艺的可扩展性。为适应多样化应用场景（如建筑、汽车、光伏设备），辐射制冷涂料正从单一白色高反射向彩色化、透明化、动态响应方向发展。通过红外波段的选择性发射、宽带发射与低发射率设计，辐射制冷涂料可实现热通量调控，进一步拓展其在城市热岛缓解、节能建筑等领域的应用潜力。

      文章称，单一辐射制冷机制在高温高湿环境下性能受限。为了进一步提升制冷功率，研究者们通过蒸发制冷、荧光材料、相变材料等技术与涂料的融合，实现全天候、全气候的高效热管理。实际户外应用要求涂料具备长期耐候性。单层涂层设计往往难以同时满足高冷却性能与严苛的环境耐久性要求。对涂层进行协同结构设计，例如多层结构和梯度分布结构被证明是提升涂层耐久性、界面附着力与光学稳定性的有效途径，为其大规模工程应用奠定了结构基础。

      文章指出，辐射制冷涂料已从实验室走向产业化前沿，但其全面推广仍面临耐久性评价标准化、制造成本控制、多功能集成等挑战。未来研究应聚焦于智能响应材料、低碳生产工艺、跨学科系统集成等方向，推动辐射制冷涂料成为建筑、交通、能源等领域广泛应用的高效节能方案。

      据悉，青山科技奖由美团于2021年发起设立，旨在鼓励更多科研力量投身环保研究，助力绿色、低碳、可持续发展基础科研及技术成果转化。截至目前累计已有49名青年科学家获奖。（涂界）